Infraleichtbeton

Infraleichtbeton (auch als Ultraleichtbeton oder Dämmbeton bezeichnet) besitzt eine extrem geringe Dichte von oft unter 800 kg/m². Durch hochporöse Zuschläge wie Blähglas vereint er Tragfähigkeit mit Wärmedämmung. Dies ermöglicht monolithische Sichtbetonbauten ohne zusätzliche Dämmschichten. Er kommt bei filigranen Konstruktionen, Fassadenbauteilen oder im Bestand zum Einsatz, wenn geringe Lasten entscheidend sind.

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Anstelle von Schotter oder Kies werden – wie bei Dämmbeton üblich – ausschließlich leichte Körnungen wie Blähton- oder Blähglaskügelchen eingesetzt (siehe DIN 13055-01: Leichte Gesteinskörnungen für Beton, Mörtel und Einpressmörtel). Durch Betonzusatzmittel nach DIN EN 934: Zusatzmittel für Beton, Mörtel und Einpressmörtel können die Fließfähigkeit erhöht und die Trockenrohdichte weiter reduziert werden. Möglich wird das über einen zusätzlichen Lufteintrag in die Zementsteinmatrix. Trotz des hohen Luftporengehalts von über 20 Prozent weist Infraleichtbeton eine geschlossene Oberfläche auf.

Beim Einbau sollte auf eine Fallhöhe ≤ 1 m geachtet werden. Infraleichtbeton wird nicht gepumpt, sondern per Kran und Kübel eingebracht. Für die Herstellung und Verarbeitung des Betons, der in der Regel eine Konsistenzklasse größer F4 aufweist, ist ausreichend Zeit einzukalkulieren. Um die gewünschte Betonqualität sind Musterflächen zu empfehlen. Die Temperaturdifferenz zwischen Beton und Umgebung sollte möglichst gering ausfallen. Aufgrund der höheren Porigkeit ist eine abschließende Hydrophobierung der Infraleichtbetonwände empfehlenswert.

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Eigenschaften

Bei einer entsprechenden Zusammensetzung lassen sich mit Infraleichtbeton monolithische Bauteile erstellen, die Tragwerk und Wärmedämmung vereinen. Dadurch sind gegenüber Verbund- oder Schichtbauweisen einfachere Anschlüsse und Details realisierbar. Auch Anforderungen an den Schall- und Brandschutz lassen sich mit dem Baustoff erfüllen. Die Druckfestigkeit liegt in der Regel bei LC8/9, was für viele Bauaufgaben ausreicht. Auch kleinere Auskragungen sind möglich. Zudem sollen sich Wände aus Infraleichtbeton gut recyceln lassen. 

Infraleichtbeton hat jedoch auch Nachteile: Wenn mit größeren Biegungen zu rechnen ist, ist der Baustoff eher ungeeignet – Mike Schlaich vom Lehrstuhl Massivbau an der TU Berlin vergleicht das diesbezügliche Verhalten von Infraleichtbeton mit dem von Mauerwerk (siehe Bauwelt 5/2019, S. 44-45). Infraleichtbeton kriecht und schwindet etwas mehr als normaler Beton, deshalb sollte möglichst zwängungsfrei gebaut werden. Statt einer herkömmlichen Bewehrung wird im Moment noch meist Textilbewehrung oder verzinkter Stahl verbaut.

Da etwa die Herstellung von Blähtonkügelchen (wie auch die des Bindemittels Zements) sehr energieaufwendig ist und viele Zuschlagsstoffe erforderlich sind, um den Baustoff zu optimieren, ist Infraleichtbeton nicht sonderlich umfeldfreundlich. Allerdings erlaubt er vereinfachte Bauweisen und einen Verzicht auf eine zusätzliche Dämmschicht, die unter Umständen weniger robust ist als eine monolithische Wand.

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Zusammensetzung

Für eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit (erreichbar sind Lambda-Werte bis ca. 0,125 W/mK) sind neben den leichten Körnungen auch ein fein abgestimmtes System aus Zusatzmitteln und Zusatzstoffen sowie ein spezielles Zement- und Bindemittelgemisch nötig. Dadurch kann auch die Entwicklung der Hydratationswärme kontrolliert werden. Das ist nötig, da Wände aus Infraleichtbeton eine gewisse Stärke aufweisen müssen, um die gewünschte Dämmwirkung zu erzielen. Mit einer etwa 50 Zentimeter dicken Wand aus Infraleichtbeton lassen sich die im Gebäudeenergiegesetz (GEG) definierten Anforderungen in der Regel einhalten.

Gegenwärtig gibt es in Deutschland verschiedene, in Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen entwickelte Rezepturen für Infraleichtbeton, mit denen bereits Projekte realisiert worden sind. Dafür war jeweils eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) erforderlich, da die Eigenschaften von Infraleichtbeton unterhalb der durch Normen definierten Grenzen liegen. Ist die ZiE für eine bestimmte Rezeptur erteilt, vereinfacht sich das Verfahren bei weiteren Bauvorhaben mit der gleichen Rezeptur.

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Entwicklung

Eine praxistaugliche Rezeptur wurde unter anderem am Lehrstuhl für Massivbau der TU Berlin entwickelt – unter Mike Schlaich, einem Pionier der Infraleichtbetonforschung. Bereits 2007 verwirklichte Schlaich ein Einfamilienhaus in Berlin-Pankow aus dem Baustoff. Der verwendete Infraleichtbeton, dessen Rezeptur zusammen mit Industriepartnern weiterentwickelt wurde, kam mittlerweile  bei weiteren Bauwerke zum Einsatz. Im Jahr 2017 etwa entstand die Betonoase in Berlin-Lichtenberg (Architektur: Gruber + Popp) als erstes öffentliches Gebäude mit tragenden Wänden aus Infraleichtbeton (λ = 0,18 W/mK). In Planung ist unter anderem ein Wohnhochhaus in Berlin-Friedrichshain mit geschwungenen Fertigteilwänden aus Infraleichtbeton (Entwurf: Barkow Leibinger, geplanter Baustart 2023).

Am Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen der TU Kaiserslautern wurde 2014 der Experimentalbau Smallhouse I errichtet. Der verwendete Baustoff erreicht laut den verantwortlichen Professoren eine Trockenrohdichte deutlich unter 700 kg/m³ und eine Wärmeleitfähigkeitswert von λ = 0,15 W/mK. Die Forschenden beobachteten zudem die Auswirkungen der Bewitterung auf die Eigenschaften des Infraleichtbetons.

Eine der letzten Rezepturen, die in Zusammenarbeit von Holcim und der Universität der Bundeswehr in München (UniBw) entstanden ist, wird als Infraleichtbeton 2.0 vermarktet: Zusammengesetzt ist er aus klinkerarmem CEM-III-Zement, abgestuftem Blähglas, speziellen Zusätzen und Zusatzmitteln. Der tragende und recycelbare Baustoff soll über eine Rohdichte von lediglich 570 kg/m³ und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,126 W/mK verfügen. Verwirklicht wurde damit bisher ein Einfamilienhaus in Pfaffenhofen an der Ilm (Architektur: Michael Thalmair) im Jahr 2020.

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• www.aufzeichnungen.beton-webakademie.de > zum Video-Podcast des IZB